Calorimetría Indirecta (2015)

Ejercicio Español
Universidad Universidad Pablo de Olavide
Grado Ciencias de la Actividad Física y del Deporte - 2º curso
Asignatura Fisiologia del ejercicio
Profesor P.N.
Año del apunte 2015
Páginas 6
Fecha de subida 29/03/2015
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Descripción

Práctica a través de calorimetría indirecta

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Calorimetría indirecta.
Teoría Una cámara calorimétrica es un artefacto que se utiliza para medir reacciones químicas fundamentalmente de combustión, desde el punto de vista termodinámico la energía que se libera, que se consume, etc. Cuando se trata de reacciones de combustión lo que hacemos es medir la energía que se desprende, pero podemos tener datos del oxígeno que se consume y el co2 que se desprende. No es como funciona, pero la cámara es como si fuera un horno donde meto un puñado de azúcar, lo cierro, le doy al botón y obtengo datos de energía co2, oxígeno, etc.
Cuando hago eso con carbohidratos obtenemos la siguiente ecuación, correspondiente a la reacción de combustión de la glucosa: C6H12O6 + 6O2 ! 6H2O + 6CO2 + ENERGÍA Para que la reacción quede ajustada, por cada mol (unidad que mide la cantidad de sustancia, es muy útil para mediar sustancias en reacciones como esta) de glucosa hay que consumir 6 de O2, y se desprenden 6 moles de CO2. Cuando hago el cociente respiratorio, que es la proporción resultante del cociente entre el carbónico producido y el oxígeno consumido, da 1.
Porque el número de moles de CO2 es el mismo que el número de moles de O2 y eso va a ser siempre ponga la cantidad de glucosa que ponga. De tal modo que si pongo un kilogramos de glucosa (supongamos que son 10000 moles), habrá 60000 moles de 6O2 y 60000 moles de CO2, siempre es la misma proporción, siempre va a valer 1.
CR =   6  CO2 =1 6O2 En el caso de las grasas, el cociente de respiración va a valer alrededor de 0.7, este valor ya no es exacto, porque como sabemos, las grasas dependen de la composición de los ácidos grasos que tenga, existen pequeñas variaciones en los moles de O2 y CO2.
Con las proteínas el resultado sería de 1.8.
Si en un ser humano hacemos lo mismo y suponemos que somos una cámara calorimétrica, yo voy a hacer ejercicio y estos sustratos se van a ir consumiendo produciendo CO2 y se va ir consumiendo O2. De tal modo que si somos capaces de, mediante un artilugio, calcular esos gases, puedo aplicar los conceptos anteriores al ser humano como si fuera una cámara calorimétrica y puedo calcular el CR. Para ese experimento vamos a despreciar las proteínas, porque sabemos que salvo situaciones excepcionales, las proteínas no se utilizan como combustible. De modo que sea el combustible que use, voy a utilizar un combustible de grasas o de HC dependiendo de la duración, intensidad, etc. Si yo me pongo a caminar a una intensidad concreta con una máscara y un analizador y hago el cociente respiratorio y me sale 1, puedo deducir que estoy consumiendo solo HC. Si fuera 0,7, 0,71, puedo deducir que estoy consumiendo básicamente ácidos grasos. En medio de esos dos valores (0.7-1) dependiendo de la mezcla me saldrá un valor y otro dependiendo de si estoy consumiendo más ácidos grasos (cercano a 0.7) o HC (más cercano a 1). Si tengo el dato de CR puedo saber: • • % combustible que estoy usando: si vale 1 el 100% es de HC y de grasas es 0%. Y al contrario con las grasas. Los valores intermedios se repartirán el porcentaje. A partir de experimentos se obtuvo la siguiente tabla, una está resumida, con valores que van de 0.5 en 0.5, pero la original van de 0.01 en 0.01 hasta 1.
Equivalente calórico del O2: es decir el número de Kcal que se producen por cada L de O2 que se utiliza en la combustión. Este valor se considera promedio en 0.8, para cálculos mentales se utiliza 0.5. El valor real exacto depende del CR, de modo que si sabemos el CR podremos saber el valor real del equivalente térmico del O2. De modo que si estamos midiendo a un sujeto en una actividad concreta, durante un periodo estable en intensidad, si yo sé el O2 que estoy consumiendo y el CO2 que estoy produciendo se el CR, si se esto, se cuántas Kcal que estoy consumiendo por cada L de O2 que consumo, y además se de esas Kcal cuantas corresponden a grasas y a HC. Todo a partir del CR.
El CR lo tenemos en una tabla con muchos datos: la 1º columna es el equivalente térmico del O2 para cada valor de CR, las dos siguientes son los porcentajes de CH y grasas y las dos siguiente los valores de HC y grasas pero en gramos.
• Ejemplo: si hago un ejercicio cuyo CR es 0.90 y sé que el consumo de O2 es 1L por minuto, ¿cuántas Kcal estoy consumiendo?: 4.92 Kcal, si estoy 30min sería 4.92*30.
También sé que el 67.5% del gasto que tengo es de HC y el 32.5% es de grasas. Estos expresados en gramos significa que por cada minuto que estoy realizando la prueba estoy consumiendo 0.79g de HC y 0.18g de grasas. ¿Cómo puedo saber los g?, respuesta, a partir de los factores generales de Adwater: • • • 1g de HC ! 4kcal 1g de proteínas ! 4kcal 1g de grasas ! 9 Kcal Cálculos Vamos a hacer un ejercicio en el que va a ver 3 cargas diferentes 50, 75 y 100 W.
Cada una de ellas con 3 min de duración. Aparentemente estamos haciendo una prueba creciente, en realidad lo que realmente estamos haciendo, o queremos hacer (falta de tiempo en la práctica) es realizar ejercicios con cargas constantes. Nosotros solo podemos hacerlo de este modo para comparar los datos, esto se debería hacer en momentos distintos con una carga constante y durante mucho más tiempo, para que los valores de consumo de O2 y producción de CO2 que se produce se estabilicen.
Los datos obtenidos por este sujeto: Time (min) 3:00 6:00 9:00 POTENCIA(W) VO2(mL/kg/min) 50 11,5 75 14,1 100 16,5 VO2(mL/min) 943 1155 1353 VCO2 (mL/min) 825 1033 1318 RER 0,88 0,89 0,97 Tabla Equivalentes térmicos: Calcula: a) b) c) d) e) f) Rellenar las 4 columnas siguientes.
Calcular el gasto energético si el sujeto pedalea durante una hora a 50 W.
Calcular qué parte de ese gasto corresponderá a grasas.
Calcular el gasto energético si el sujeto pedalea durante 30 min a 100 W.
Calcular qué parte de ese gasto corresponderá a grasas.
Razonar acerca de la prescripción de trabajo para perder peso.
POTENCIA (W) VO2(mL/min) VCO2(mL/min) 50 943,0 825,0 75 1155,0 1033,0 100 1353,0 1318,0 RER 0,88 0,89 0,97 kcal/L Kcal/min Kcal CHO Kcal GR a) Para rellenar la tabla, tengo que coger el RER de cada valor de potencia y buscar sus valores correspondientes en la tabla. En esta el RER viene dado como RQ.
• Primera columna (Kcal/L): buscamos en la tabla de RQ (1º columna) y buscamos su equivalencia en la segunda columna (Kcal por litro de O2 uptake).
Ejemplo, para el valor de RER 0,88: las Kcal/L son 4,89kcal/L • Segunda columna (Kcal/min): Como sabemos que para cada valor de RER hay un valor de Kcal por litro, solo tenemos que hacer una regla de tres con la segunda columna de la tabla, que nos relaciona volumen con el tiempo (VO2 (mL/min) y calcularlo con el primer dato que hemos conseguido (Kcal/L): Ejemplo, para el valor de RER 0,88: 943,0 • mL 4,89  kcal ∗ =  4,61127  kcal/min min 1000ml(1l) Tercera columna: para calcularla (Kcal CHO), tendremos que hacer dos pasos: o 1º Ir a la tabla y buscar el porcentaje de CHO que se consumen en cada valor de RER o 2º Hacerle ese porcentaje al valor obtenido en la segunda columna, que serían los totales por cada min: Ejemplo, para el valor de RER 0,88: Busco en la tabla, columna 3, y veo que para ese RER el porcentaje que se está utilizando de CHO es un 50,8%. Ahora le hago ese porcentaje al total que lo hemos calculado al principio: 60,8 ∗ • 4,61  kcal =  2,80  kcal  CHO/min 100 Cuarta columna: para calcularla (Kcal Gr), tendremos que hacer el mismo procedimiento que para la columna 3 pero en este caso con el porcentaje de grasa.
Ejemplo, para el valor de RER 0,88: Busco en la tabla, columna 3, y veo que para ese RER el porcentaje que se está utilizando de CHO es un 50,8%. Ahora le hago ese porcentaje al total que lo hemos calculado al principio: 39,2 ∗ 4,61  kcal =  1,80  kcal  Gr/min 100 *O más sencillo, simplemente le resto al total de Kcal/min las que son de CHO y obtengo las procedentes de grasa: 4,61 kcal CHO − 2,80  kcal =  1,81Kcal  Gr/min min min Solución: POTENCIA (W) VO2(mL/min) VCO2(mL/min) 50 943,0 825,0 75 1155,0 1033,0 100 1353,0 1318,0 RER 0,88 0,89 0,97 Kcal/L Kcal/min Kcal CHO 4,89 4,61 2,80 4,91 5,67 3,64 5,01 6,78 6,13 b) Calcular el gasto energético si el sujeto pedalea durante una hora a 50 W: Una vez calculado todo lo anterior, lo demás es bastante simple: cuando nos dicen gasto energético total nos quieren decir que calculemos las Kcal/h a esa potencia: Como sabemos que por cada min a esa intensidad producimos 4,61127  kcal/min, en 1 hora son: 4,61127 ∗   𝑘𝑐𝑎𝑙 ∗ 60 min 1ℎ = 276,67  𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ 𝑚𝑖𝑛   c) Calcular qué parte de ese gasto corresponderá a grasas.
Como sé que el anterior resultado son la Kcal total, y que la grasa a esa intensidad supone un 39,2% del total, entonces:   39,2 ∗ 276,67  kcal =  108,42  kcal  Gr 100 d) Calcular el gasto energético si el sujeto pedalea durante 30 min a 100 W Como sabemos que por cada min a esa intensidad producimos 6,78  kcal/min, en ½ hora: 6,78 ∗   𝑘𝑐𝑎𝑙 ∗ 30 min 1/2ℎ = 203,4  𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ 𝑚𝑖𝑛   e) Calcular qué parte de ese gasto corresponderá a grasas.
Kcal GR 1,80 2,03 0,65 Como sé que el anterior resultado son las Kcal totales, y que la grasa a esa intensidad supone un 9,6% del total, entonces: 9,6 ∗ 203,4  kcal =  19,52  kcal  Gr 100 f) Razonar acerca de la prescripción de trabajo para perder peso.
Si queremos que una persona pierda peso, lo que haremos es planificar un ejercicio con poca carga y larga duración, ya que vemos que de esta forma se utilizan más cantidad de grasa que si lo hiciéramos al contrario. Esto lo podemos ver en el ejercicio que hemos realizado anteriormente. Un ejercicio a 50W durante 1h utiliza un 39,2% de grasa que supone del gasto energético total unos 108,42kcal procedentes de grasas; mientras que el ejercicio a 100W durante 30min, las grasa supone solo un 9,6% que se traduce en el total de gasto energético unas 19,52 Kcal procedentes de grasas.
  También nos pueden pedir los gramos que supondrían de CHO y de Grasas, entonces tendríamos que hacer lo siguiente: Por los factores generales de Adwater sabemos que: • • • 1g de CHO son 4kcal.
1g de grasa son 9Kcal.
1g de proteínas son 4Kcal.
De modo que si en el apartado “c” del ejercicio nos pidieran los gramos que supondría de grasa: a) Calcular qué parte de ese gasto corresponderá a grasas.
Como sé que el anterior resultado son la Kcal total, y que la grasa a esa intensidad supone un 39,2% del total, entonces: 39,2 ∗ 276,67  kcal =  108,42  kcal  Gr 100 ¿Cuántos gramos de grasa son? 108,42  Kcal ∗ 1g = 12,04  g  de  grasa 9  Kcal Esto se podría aplicar también con los CHO, si nos pidieran que calculásemos los gramos de CHO que tendría que tomarse en la alimentación un deportista para compensar las pérdidas.
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